锂离子电容器是一种兼具双电层超级电容器高功率特性与较高能量密度特点的电化学储能器件,具有非常好的发展前景。
随着能源危机以及环境问题的日趋严重,社会对基于能源互联网的近零碳排放区推广非常期待,这对分布式储能技术提出更高要求。同时,新能源电动汽车、高铁/城市轨道交通制动能量回收等领域也迫切需求高能量密度、高功率密度兼顾的电化学储能器件。
然而,由于相关技术被国外公司垄断,国内相关企业还未掌握核心技术。近年来,中国科学院青岛生物能源与过程研究所青岛储能产业技术研究院研究团队围绕高能量密度锂离子电容器的核心电极材料,展开了一系列研发工作,并深入分析了相关材料的储锂机制和界面效应(ChemPhysChem, 2010, 11, 3219;Coordin. Chem. Rev., 2013, 257 , 1946),最后确定了氮掺杂石墨烯复合材料路线。

从实验室的原理论证、小试突破到中试放大,该团队经过多年技术攻关,突破了石墨烯复合电极设计与批量制备、可控均匀预嵌锂、充放电胀气抑制及特殊集流极片涂布等技术难题,在实践中总结出石墨烯基锂离子电容器制备技术和工艺,并自力更生设计建设了国内第一条锂离子电容器的中试生产线,研发出最高容量3500F/4V型锂离子电容器单体。
器件的能量密度高达55Wh/L(20.5Wh/kg)、功率密度高达5 kW/L,循环性能好(10000次循环容量保持率95%以上),低温性能良好(-30度容量为常温的72%以上)的锂离子电容器,相关器件已通过原轻工业部苏州电源所的第三方权威检测。